知识清单35 动物细胞工程-2025年高考生物一轮复习知识清单

知识清单35动物细胞工程考点1动物细胞培养1．动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。(1)动物细胞培养的条件：①营养条件：细胞在体外培养时，培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质。培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。通常需要加入血清等一些天然成分。②无菌、无毒的环境：在体外培养细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的，即需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。培养液还需要定期更换，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。③温度、pH和渗透压④气体环境：动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。(2)动物细胞培养过程①原理：细胞增殖②过程：2．干细胞培养及其应用(1)干细胞：动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞。干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。(2)干细胞的种类和用途种类胚胎干细胞成体干细胞诱导多能干细胞来源早期胚胎骨髓、脐带血和外周血体细胞（如成纤维细胞等）特点能分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的组织和器官甚至个体分化成特定的细胞或组织能诱导分化成类似胚胎干细胞的细胞应用分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等造血干细胞用于治疗白血病；神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等治疗小鼠的镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等注意说明：胰蛋白酶第一次使用的目的是使组织细胞分散开，第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分装后继续培养。考点2动物细胞融合技术与单克隆抗体1．动物细胞融合技术：是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。细胞融合的实质是核融合。(1)原理：动物细胞融合的基本原理为细胞膜的流动性。(2)诱导融合的方法①化学方法：PEG融合法。②物理方法：电融合法。③生物方法：灭活病毒诱导法。(2)过程：具有不同遗传信息的两个或多个细胞杂交。(3)结果：形成单核杂交细胞，具有原来两个或多个细胞的遗传信息，可表现出两个或多个亲本的特点。(4)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。这一技术成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。如利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。2．单克隆抗体的制备及其应用(1)制备原理①B淋巴细胞的特点：每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，B淋巴细胞在体外不能无限增殖。②骨髓瘤细胞的特点：在体外能大量增殖，但不能产生抗体。③杂交瘤细胞的特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能迅速大量增殖，又能产生专一的抗体。(2)制备过程①制备产生特定抗体的B淋巴细胞：用特定的抗原对小鼠进行免疫处理，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。②培养骨髓瘤细胞。③将小鼠的骨髓瘤细胞与从脾中得到的B淋巴细胞融合。④用特定的选择培养基进行筛选：在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有杂交瘤细胞才能生长。⑤克隆化培养和抗体检测：对上述经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。⑥将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。⑦提取单克隆抗体：从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。(3)比较制备单克隆抗体过程中的两次筛选项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞从小鼠体内提取的B淋巴细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞也有很多种筛选方法用特定的选择培养基筛选未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长用多孔培养板培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群筛选目的得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞(4)优点：特异性强、灵敏度高、可大量制备。(5)单克隆抗体的应用：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。注意说明：在小鼠腹腔内培养与在体外培养相比，优点是不需要特定的培养基，不需要严格控制环境条件。考点3动物体细胞核移植技术和克隆动物1．动物细胞核移植技术及克隆动物的概念：将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育为动物个体的技术，称为动物细胞核移植技术。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。(1)动物细胞核移植技术的原理：动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。(2)体细胞核移植的过程①选用卵母细胞作受体细胞是因为卵母细胞体积大，易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质。②目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作去核法。③动物细胞核移植过程中，只有动物的细胞核是不行的，必须提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件，除此之外，还要保证细胞的完整性。(3)克隆动物的遗传特点：克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。2．体细胞核移植技术的应用前景体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景(1)在畜牧生产中：利用体细胞核移植技术，可以加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育(2)在医药卫生领域：①通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白：②在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体：③以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免发生免疫排斥反应。(3)在科研领域：①研究克隆动物可使人类更深人地了解胚胎发育及衰老过程：②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因：③克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。(4)在保护濒危物种方面：该技术有望增加濒危物种的存活数量。3．体细胞核移植技术存在的问题(1)成功率非常低，各个技术环节也有待进一步改进；(2)核移植的理论研究较为滞后，需要与发育生物学细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合；(3)一些研究者指出，绝大多数克隆动物存在健康问题，许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。教材拾遗：目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。易错点1归纳比较植物组织培养与动物细胞培养比较项目植物组织培养动物细胞培养理论基础植物细胞全能性细胞增殖培养基类型固体或半固体培养基液体培养基成分水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等取材植物幼嫩部位或花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织关键环节细胞的脱分化和再分化细胞增殖和癌变结果新的组织或植株个体，可以体现全能性新的细胞系或细胞株，不形成个体，不体现全能性应用①植株快速繁殖②脱毒植株的培育③制备人工种子④生产药物、杀虫剂等⑤转基因植物的培育①蛋白质生物制品的生产②皮肤移植材料的培育③检测有毒物质④生理、病理、药理学研究相同点①两技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件易错点2关于单克隆抗体制备过程的几点解释(1)免疫处理：对于提供B淋巴细胞的小鼠，必须先向其体内注射特定的抗原，然后从小鼠的脾内获得能产生特定抗体的B淋巴细胞。(2)在细胞融合过程中，产生的两两融合细胞一般有3种，即融合的具有同种核的细胞(瘤+瘤、B+B)和融合的杂种细胞(瘤+B)，只有融合的杂种细胞才是需要的目标细胞，故需要筛选。(3)在小鼠腹腔内培养与在体外培养相比，优点是不需要特定的培养基，不需要严格控制环境条件。易错点3动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状(由线粒体DNA控制的性状)与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。(2)核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本可能不同的3个原因：①克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，与植物组织培养不同(来自一个亲本)，即克隆动物遗传物质来自两个亲本。②在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变。③外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。(3)细胞核移植技术形成重组细胞并发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。(4)克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。1．(2024·浙江·高考真题)某动物细胞培养过程中，细胞贴壁生长至接触抑制时，需分装培养，实验操作过程如图。下列叙述错误的是(

)A．①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离B．②加培养液的目的是促进细胞增殖C．③分装时需调整到合适的细胞密度D．整个过程需要在无菌、无毒条件下进行[答案]B．[解析]A、①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离，A正确；B、②加培养液，多次加培养液先洗去残留的消化酶，然后终止消化液的消化作用，并对细胞加以稀释，B错误；C、③分装时需调整到合适的细胞密度，因为若密度过大细胞直接仍存在接触抑制，C正确；D、动物细胞培养需要无菌无毒环境，因此整个过程需要在无菌、无毒条件下进行，D正确。故选B。知识链接：动物细胞培养的流程：取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。2．(2024·吉林·高考真题)从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养，在传代后的不同时间点检测细胞数目，结果如图。下列叙述正确的是(

)A．传代培养时，培养皿需密封防止污染B．选取①的细胞进行传代培养比②更合理C．直接用离心法收集细胞进行传代培养D．细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关[答案]D．[解析]A、传代培养时培养器皿容许内部气体和培养箱中的气体进行交换，A错误；B、选取②的细胞进行传代培养比①更合理，②时细胞增长开始变得缓慢，B错误；C、对于贴壁生长的细胞进行传代培养时，先需要用胰蛋白酶等处理，使之分散为单个细胞，然后再用离心法收集，C错误；D、细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大、细胞间产生接触抑制有关，D正确。故选D。知识链接：动物细胞培养条件：(1)无菌、无毒的环境：①消毒、灭菌；②添加一定量的抗生素；③定期更换培养液，以清除代谢废物。(2)营养物质：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然物质。(3)温度和PH：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4。(4)气体环境：95%空气(细胞代谢必需的)和5%的CO2(维持培养液的PH)。3．(2024·海南·高考真题)海南龙血树具有药用和观赏价值，可利用植物组织培养技术产生愈伤组织，进而获得该种植株。动物细胞融合技术可将骨髓瘤细胞和产生特定抗体的B淋巴细胞融合形成杂交瘤细胞，进而制备单克隆抗体。下列有关这两种技术的叙述，正确的是(

)A．利用的原理均是细胞的全能性B．使用的培养基均需添加葡萄糖和血清C．培养时的温度和pH均相同D．产生的愈伤组织细胞或杂交瘤细胞均具有增殖能力[答案]D．[解析]A、利用植物组织培养技术获得海南龙血树，利用的原理是细胞的全能性；制备单克隆抗体使用了动物细胞培养技术和细胞融合技术，这两种技术利用的原理分别是细胞的增殖和细胞膜的流动性，A错误；B、利用植物组织培养技术获得海南龙血树，使用的培养基中添加的是蔗糖，不需添加葡萄糖和血清，B错误；C、由于植物细胞和动物细胞生长所需的适宜温度和pH存在差异，所以培养时的温度和pH均不相同，C错误；D、愈伤组织是外植体(离体的植物器官、组织或细胞)经脱分化形成的，杂交瘤细胞是由骨髓瘤细胞和产生特定抗体的B淋巴细胞融合后形成的，因此产生的愈伤组织细胞或杂交瘤细胞均具有增殖能力，D正确。故选D。知识链接：动物细胞融合技术是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。细胞融合的实质是核融合。动物细胞融合的基本原理为细胞膜的流动性。利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。4．(2024·福建·高考真题)我国科研团队研制出全球首个以尿液中的抗原为靶标的戊肝诊断试剂盒，该成果属于单克隆抗体在临床上的应用。下列叙述错误的是(

)A．该试剂盒的研制过程应用了动物细胞融合技术B．该试剂盒的检测原理为抗原抗体的特异性结合C．该试剂盒检测前的采样不会对受检者造成创伤D．该试剂盒还可用于其他类型病毒性肝炎的检测[答案]D．[解析]A、依据题干信息，戊肝诊断试剂盒属于单克隆抗体的研究成果，单克隆抗体制备过程需要已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合，所以动物细胞融合技术，A正确；B、该试剂盒的检测原理为抗原抗体的特异性结合，B正确；C、依据题干信息，该试剂盒以尿液中的抗原为靶标，所以该试剂盒检测前的采样不会对受检者造成创伤，C正确；D、抗体具有特异性，所以戊肝诊断试剂盒只能用于丙肝的检测，不能用于其他类型病毒性肝炎的检测，D错误。故选D。知识链接：单克隆抗体的制备利用了动物细胞培养、动物细胞融合等技术。5．(2024·重庆·高考真题)自然条件下，甲、乙两种鱼均通过体外受精繁殖后代，甲属于国家保护的稀有物种，乙的种群数量多且繁殖速度较甲快。我国科学家通过下图所示流程进行相关研究，以期用于濒危鱼类的保护。下列叙述正确的是(

)A．诱导后的iPGCs具有胚胎干细胞的特性B．移植的iPGCs最终产生的配子具有相同的遗传信息C．该实验中，子一代的遗传物质来源于物种甲D．通过该实验可以获得甲的克隆[答案]C．[解析]A、胚胎干细胞具有发育的全能性，iPGCs是诱导型原始生殖细胞，具有成为卵原细胞或精原细胞的潜能，诱导后的iPGCs不具有胚胎干细胞的特性，A错误；B、移植的iPGCs分化形成卵原细胞或精原细胞后，通过减数分裂形成配子，在减数分裂过程中基因会发生重组，最终产生的配子的遗传信息不一定相同，B错误；C、由图可知，将物种甲的囊胚期的iPGCs移植到阻止PGCs形成的乙鱼的胚胎中，培育出的乙鱼的生殖腺中的细胞由甲鱼的iPGCs增值分化而来，该乙鱼再与物种甲杂交，配子均是由物种甲的生殖腺细胞产生，故子一代的遗传物质来源于物种甲，C正确；D、克隆属于无性繁殖，该实验过程中涉及到有性生殖，D错误。故选C。知识链接：胚胎移植的基本程序主要包括：①对供、受体的选择和处理。②配种或人工授精。③对胚胎的收集、检查、培养或保存。④对胚胎进行移植。⑤移植后的检查。6．[多选](2024·江苏·高考真题)从牛卵巢采集卵母细胞进行体外成熟培养，探究高温对卵母细胞成熟的影响，结果如图所示。下列相关叙述错误的有(

)A．选取发育状态一致的卵母细胞进行培养B．体外培养卵母细胞时通常加入湿热灭菌后的血清C．对采集的卵母细胞传代培养以产生大量卵细胞D．体外培养时高温提高了卵母细胞发育的成熟率[答案]BCD．[解析]A、选取发育状态一致的卵母细胞进行培养，这样可以排除其他因素的干扰，保证实验结果是由温度这一变量引起的，A正确；B、体外培养卵母细胞时通常加入血清，但是动物血清并不能进行湿热灭菌，否则会使其中部分有效成分失活，B错误；C、卵母细胞不能进行传代培养，因为卵母细胞是生殖细胞，不具有连续分裂的能力，C错误；D、由图可知，高温降低了卵母细胞发育的成熟率，而不是提高，D错误。故选BCD。知识链接：在探究高温对卵母细胞成熟的影响实验中，需要控制变量，选取发育状态一致的卵母细胞进行培养，以确保实验结果的准确性。血清可以为卵母细胞的培养提供营养物质。

7．(2024·江西·高考真题)某病毒颗粒表面有一特征性的大分子结构蛋白S(含有多个不同的抗原决定基，每一个抗原决定基能够刺激机体产生一种抗体)。为了建立一种灵敏、高效检测S蛋白的方法，研究人员采用杂交瘤技术制备了抗-S单克隆抗体(如图)。下列说法正确的是(

)A．利用胶原蛋白酶处理，可分散贴壁生长的骨髓瘤细胞B．制备的单克隆抗体A和单克隆抗体B是相同的单克隆抗体C．用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可传代培养，但不能冻存D．单克隆抗体A和单克隆抗体B都能够特异性识别S蛋白[答案]AD．[解析]A、胶原蛋白酶可以催化分解细胞外的胶原蛋白，因此利用胶原蛋白酶处理，可分散贴壁生长的骨髓瘤细胞，A正确；B、由于蛋白S含有多个不同的抗原决定基，每一个抗原决定基能够刺激机体产生一种抗体，单克隆抗体A和单克隆抗体B来自不同的杂交瘤细胞，因此制备的单克隆抗体A和单克隆抗体B不是相同的单克隆抗体，B错误；C、用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可传代培养，也可以冷冻保存，C错误；D、单克隆抗体A和单克隆抗体B都来自筛选出的杂交瘤细胞，因此都能够特异性识别S蛋白上的抗原决定簇，D正确。故选AD。知识链接：单克隆抗体的制备：用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞，将多种B淋巴细胞与骨髓瘤细胞诱导融合，利用特定的选择培养基进行筛选：在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。对上述经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。8．(2024·广东·高考真题)某些肿瘤细胞表面的PD-L1与细胞毒性T细胞(CTL)表面的PD-1结合能抑制CTL的免疫活性，导致肿瘤免疫逃逸。免疫检查点疗法使用单克隆抗体阻断PD-Ll和PD-1的结合，可恢复CTL的活性，用于肿瘤治疗。为进一步提高疗效，研究者以黑色素瘤模型小鼠为材料，开展该疗法与化疗的联合治疗研究。部分结果见图。回答下列问题：(1)据图分